«Πριν από το big bang» της Λάουρα Μερσίνι-Χόουτον (κριτική) – Ματιές στο αδιανότητο

Στο Πριν από το Big Bang, η διάσημη φυσικός Λάουρα Μερσίνι-Χόουτον αφηγείται τη συναρπαστική διαδρομή της μέχρι να κατασταλάξει στη θεωρία της για τα παράλληλα Σύμπαντα. Η ερευνήτρια δεν είναι η πρώτη που μίλησε για αυτά, ήδη από τη δεκαετία του ’50 ο Χιου Έβερετ III είχε υποστηρίξει τη θεωρητική ύπαρξή τους, ωστόσο η Μερσίνι-Χόουτον υπήρξε εκείνη που κατάφερε να δώσει μια συνεκτική εξήγηση για την προέλευση του δικού μας Σύμπαντος –και όσων άλλων προέκυψαν με την ίδια διαδικασία– συνδυάζοντας τη κβαντική φυσική, με τις μετρήσεις από τις πιο σύγχρονες διαστημοσυσκευές.

Η διήγηση της ερευνήτριας είναι εύγλωττη, συναρπαστική και κυρίως απολύτως προσπελάσιμη από αναγνώστες οι οποίοι δεν είναι εξοικειωμένοι με τον κβαντικό κόσμο. Παρά τη φημισμένη δυσκολία της κβαντοθεωρίας, στην πραγματικότητα αρκεί η εξοικείωση με τρεις προϋποθέσεις για να εισέλθουμε στην κβαντική πολυπλοκότητα. Πρώτον, πως τα σωματίδια, όπως τα φωτόνια, έχουν διπλή φύση: είναι και κύματα και σωματίδια ταυτόχρονα. Δεύτερον, η κατανόηση της περίφημης αρχής της απροσδιοριστίας του Χάιζενμπεργκ, που σημαίνει πως δεν μπορεί να μετρηθεί ταυτόχρονα με ακρίβεια η θέση, η ταχύτητα και η ορμή ενός σωματιδίου. Το «πλανητικό» μοντέλο που έχουμε υπόψη μας από τα σχολικά εγχειρίδια της Φυσικής, όπου ένα ηλεκτρόνιο περιστρέφεται γύρω από έναν πυρήνα είναι παραπλανητικό. Ουσιαστικά το ηλεκτρόνιο θυμίζει περισσότερο ένα φάσμα, παρά κάτι το σημειακό. Τρίτον, η έστω επιδερμική γνώση της θεωρίας των χορδών, σύμφωνα με την οποία τα στοιχειώδη σωματίδια αποτελούν μονοδιάστατες χορδές που πάλλονται, και αναλόγως τον παλμό τους εκδηλώνονται ως ηλεκτρόνια, ως κουάρκ και ούτω καθεξής. Ο συνδυασμός των τριών παραπάνω υπαινίσσονται μια φαινομενικά παράλογη ρευστότητα∙ κάτω από τη στέρεη επιφάνεια ένα κόσμος κινείται διαρκώς, σε έναν δικό του ρυθμό, πέραν των γνωστών διαστάσεων της ανθρώπινης αντίληψης.

Ενάντια στις πιθανότητες

Η Μερσίνι-Χόουτον δεν περιορίζεται στην καταγραφή των επιστημονικών δεδομένων που σχετίζονται με την ανακάλυψή της. Τα έντονα αυτοβιογραφικά στοιχεία που υπεισέρχονται στην αφήγηση αφενός λειτουργούν ως σημεία πρόσβασης στα πιο απαιτητικά μέρη του βιβλίου και αφετέρου δημιουργούν παραλληλισμούς με τα ευρήματα της έρευνάς της. Περιγράφοντας για παράδειγμα τη ζωή της στην κομμουνιστική Αλβανία, όπου απαγορευόταν η δυτική λογοτεχνία και η έξοδος από τη χώρα, αναρωτιέται αν το Σύμπαν μας είναι άλλη μία κοσμολογική Αλβανία, μόνη και περίκλειστη σε ένα σημείο του άπειρου τίποτα.

Η ανακάλυψή της σχετικά με τη διαδικασία γέννησης των Συμπάντων μπορεί να συνοψιστεί ως εξής: Αν οι πιθανότητες γεννήσεως του Σύμπαντός μας μέσω μιας Μεγάλης Έκρηξης πλησιάζουν το απίθανο 1 προς 1 googolplex, που σημαίνει 1 ακολουθούμενο από τόσα μηδενικά των οποίων το μήκος ξεπερνά το μήκος του Σύμπαντος, σύμφωνα με τις εξισώσεις του φυσικού Πένροουζ, τότε αυτό σημαίνει πως το καθιερωμένο πληθωριστικό μοντέλο επέκτασης του διαστήματος, όπου όλα ξεκίνησαν από μια μοναδική Μεγάλη Έκρηξη, πάσχει από μια σοβαρή αδυναμία. Πρακτικά δεν μπορεί παρά να εισάγει τον Παλαιό των Ημερών, καθώς ο ίδιος ο βαθμός απιθανότητας συνεπάγεται θεϊκή χειρωναξία. Όσο όμως και αν για τους επιστήμονες ισχύει το τεχνολόγους ἀλόγους ἐλέγχουσα, εκείνοι οφείλουν να διερευνήσουν την απιθανότητα μέχρι να αποκαλυφθούν οι συνθήκες της. Η Μερσίνι-Χόουτον αξιοποίησε τη θεωρία των χορδών, σύμφωνα με την οποία θεμέλιο των πάντων είναι οι μικροσκοπικές χορδές. Για να έχει μαθηματική βάση η θεωρία των χορδών, προϋποτίθεται η ύπαρξη διαστάσεων επιπλέον των γνωστών τεσσάρων. Οι υπόλοιπες διαστάσεις (από έντεκα συνολικά μέχρι πολλών παραπάνω, αναλόγως τον φυσικό) συμπιέζονται σε μια διαδικασία που ονομάζεται συμπαγοποίηση, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται όσα φρέατα δυναμικής ενέργειας (τοπία κενού κατά τη θεωρία των χορδών), όσες οι επιλογές τυλίγματος των επιπλέον διαστάσεων. Κατ’ επέκταση, αυτά τα φορτισμένα με ενέργεια πεδία δίνουν την απαραίτητη ώθηση στους κβαντικούς «βώλους», δηλαδή στα πρωταρχικά κβαντικά σωματίδια που παύουν να κυλούν στο πρωταρχικό κβαντικό πεδίο και ακινητοποιούνται, προκαλώντας νέες Μεγάλες Εκρήξεις, κάτι που σημαίνει έναν απροσδιόριστο αριθμό Συμπάντων.

Διεμπολή και αποσυνοχή

Στη Μερσίνι-Χόουτον δεν αρκούσαν οι θεωρητικοί ισχυρισμοί. Απαιτούνται και εμπειρικά δεδομένα. Προφανώς η άμεση παρατήρηση άλλων συμπάντων είναι εκτός λογικής, ωστόσο μπορούσαν να αναζητηθούν έμμεσες αποδείξεις. Με τους συναδέλφους υπέθεσε μια σειρά κοσμολογικών ανωμαλιών που συνάδουν με τη θεωρία της. Π.χ. προέβλεψε την ύπαρξη ενός μεγάλου ψυχρού κενού μεγέθους δέκα μοιρών του ορατού ουρανού, το οποίο παραβιάζει το χαρακτηριστικό της ομοιομορφίας του κοσμικού πληθωρισμού (μια ισορροπημένη ύπαρξη θερμών κηλίδων ύλης και ψυχρών κηλίδων ανυπαρξίας). Όλες αυτές οι ανωμαλίες προέρχονται από την κβαντική διεμπλοκή, όπου δύο σωματίδια αλληλοεπιδρούν ακαριαία όση απόσταση και αν έχουν μεταξύ τους. Όταν για οποιοδήποτε λόγο αυτά τα δύο σωματίδια σταματήσουν να αλληλοεπιδρούν, τότε επέρχεται η «αποσυνοχή», σταματάνε δηλαδή να είναι κβαντικά, ούτως ειπείν επενεργούν πάνω τους η βαρύτητα και οι νόμοι της κλασικής φυσικής. Κατά τη γέννηση του δικού μας σύμπαντος, στη μετάπτωση από τη διεμπλοκή στην αποσυνοχή, τα άλλα σύμπαντα-βρέφη που ξεπηδούσαν από τα τοπία κενών αλληλοεπίδρασαν με το δικό μας, παράγοντας κάποιες κοσμικές ουλές. Αυτές είναι οι ανωμαλίες που προέβλεψε η Μερσίνι-Χόουτον.

Όλες αυτές οι ανωμαλίες προέρχονται από την κβαντική διεμπλοκή, όπου δύο σωματίδια αλληλοεπιδρούν ακαριαία όση απόσταση και αν έχουν μεταξύ τους. Όταν για οποιοδήποτε λόγο αυτά τα δυο σωματίδια σταματήσουν να αλληλοεπιδρούν, τότε επέρχεται η «αποσυνοχή», σταματάνε δηλαδή να είναι κβαντικά, ούτως ειπείν επενεργούν πάνω τους η βαρύτητα και οι νόμοι της κλασικής φυσικής.

Για να έχουμε μια εικόνα, ας υποθέσουμε πως φυσάμε το παιδικό παιχνίδι με τις φούσκες. Ας παραλληλίσουμε το φύσημά μας με την αρχική ενέργεια του τοπίου κενού, και την κάθε φυσαλίδα ως ένα σύμπαν βρέφος. Η κάθε φυσαλίδα πριν αυτονομηθεί αποκολλάται από τις άλλες και αυτός ο διαχωρισμός αφήνει κάποιες ανεπαίσθητες ουλές στην επιφάνειά τους. Τα σύγχρονα εργαλεία επιτρέπουν να δούμε τις αλλοιώσεις από αυτές τις πρώιμες, ανεπαίσθητες αποκολλήσεις και τη βαρύτητα που ασκούσε το ένα στο άλλο. Και όντως το διαστημικό τηλεσκόπιο Πλανκ επιβεβαίωσε τη δεκαετία του ’10 τις προβλέψεις της Μερσίνι-Χόουτον, καθώς οι μετρήσεις της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας, του πανάρχαιου φωτός της Μεγάλης Έκρηξης, συνάδουν με τις υποθέσεις της. 

Είναι και γίγνεσθαι

Η θεωρία των παράλληλων Συμπάντων, αναρίθμητων όπως αφήνει να εννοηθεί η ερευνήτρια, προκάλεσε αντιδράσεις στους κύκλους της κοσμολογίας. Οι ενστάσεις όμως αφορούν κάτι πέρα από τα επιστημονικά δεδομένα. Το πρόβλημα παραμένει οντολογικό. Αν αποδεχτούμε την τυχαιότητα μιας φύσης ποντισμένης μέχρι του σημείου της αόρατης εγγενούς αστάθειας και αναιτιότητας, όπως είναι το κβαντικό, τότε το μοντέλο της ύπαρξης παραμένει συμπαντικά εξωγήινο. Οι μεταβλητές δεν γενικεύονται. Δεν μπορούμε να γνωρίζουμε τη φυσική των άλλων συμπάντων. Οι κανόνες του δικού μας σύμπαντος παραμένουν τοπικοί. Αν από την άλλη παραμείνουμε σε μια ανθρωπική αρχή, ένα επιστημονικό αξίωμα σύμφωνα με το οποίο το Σύμπαν υπάρχει λόγω ειδικών λεπτών ρυθμίσεων που επιτρέπουν την εμφάνιση της ζωής, της δικής μας ζωής, τότε οι νόμοι γενικεύονται και οριστικά μπορούμε να καταλήξουμε στο πλην αυτού τίποτα. Με λίγα λόγια το Σύμπαν υπάρχει επειδή εμείς ως όντα με αυτογνωσία μπορούμε να το παρατηρήσουμε και αφού ο μόνος τρόπος για να υπάρξουμε προκύπτει από πολύ αυστηρές διαδικασίες του κοσμολογικού εργοστασίου, οι συνθήκες του Σύμπαντος παραμετροποιούνται με σκοπό την ύπαρξή μας. Αυτή η θεώρηση ενέχει ένα πολύ ισχυρό φιλοσοφικό φίλτρο∙ αντί να γυρνά ο ήλιος γύρω από τη Γη, γυρνά το Σύμπαν ανθρωποκεντρικά. Ωστόσο το κβαντικό μάθημα παραμένει μια οχληρή ενόχληση. Στον μικρόκοσμο του κβαντικού πεδίου οι μακροσκοπικοί κανόνες καταρρέουν. Οι αποστάσεις, τα έτη φωτός που χωρίζουν δυο σωματίδια εκμηδενίζονται λόγω της δυϊκής υπόστασής τους: και κύμα και σωματίδιο ταυτόχρονα. Είναι και γίγνεσθαι μαζί. Δυο κβαντικά αλληλεπιδρόντα σωματίδια «συνομιλούν» ακαριαία, με βάση της παρατηρήσεις, ακόμα και αν τα χωρίζει ένας ολόκληρος γαλαξίας, επειδή στον υποατομικό κόσμο ο χώρος και ο χρόνος αναδιπλώνονται σε μια ανεπαίσθητη διάσταση, μια από τις πολλές. Κοινώς, και παραφράζοντος τον Λίχτενμπεργκ, «Θεέ μου, πόσα Σύμπαντα αγνοούμε;»

^✳︎Ο ΗΛΙΑΣ ΜΠΙΣΤΟΛΑΣ είναι συγγραφέας. Από τις εκδόσεις Τόπος κυκλοφορεί η δεύτερη συλλογή διηγημάτων του, «Η κορυφή του κόσμου».  

Λίγα λόγια για τη συγγραφέα

Η Λόρα Μερσίνι-Χόουτον, καθηγήτρια θεωρητικής φυσικής και κοσμολογίας, γεννήθηκε –και έζησε μέχρι και τα φοιτητικά της χρόνια– στην Αλβανία. Βίωσε την επανάσταση της χώρας της, το 1991, ενώ ήταν φοιτήτρια στο πανεπιστήμιο των Τιράνων και, το 1994, έγινε η πρώτη κάτοικος Αλβανίας που έλαβε υποτροφία Fulbright για να σπουδάσει φυσικές επιστήμες στο Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ στην Αμερική. Γοητευμένη τόσο από τα μαθηματικά όσο και από τη φυσική, ασχολήθηκε με την κοσμολογία –τη μελέτη του Σύμπαντος– εστιάζοντας κυρίως σε όσα θα μπορούσαν να έχουν συμβεί πριν από τη γέννησή του. Το 2000 ολοκλήρωσε το διδακτορικό της στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν-Μιλγουόκι και συνέχισε, μέχρι το 2002, μεταδιδακτορική έρευνα στην Ιταλία στο Πανεπιστήμιο της Πίζα (Scuola Normale Superiore di Pisa), και μέχρι το 2003 στο Πανεπιστήμιο Σιρακιούζ, στη Νέα Υόρκη. Τον Ιανουάριο του 2004 αποδέχθηκε τη θέση επίκουρης καθηγήτριας στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας, στην έδρα της θεωρητικής φυσικής και κοσμολογίας. Το 2008, μετά από μια σειρά δημοσιευμάτων της σχετικά με τη θεωρία της περί προέλευσης του Σύμπαντος από ένα πολυσύμπαν, και μετά από μια σειρά ελέγξιμων προβλέψεών της για την ύπαρξη του Γιγάντιου Κενού, άρχισε η γρήγορη ανέλιξή της στην πανεπιστημιακή ιεραρχία. Το 2009 προήχθη σε αναπληρώτρια, και λίγο αργότερα έγινε καθηγήτρια πρώτης βαθμίδας.

Το 2010 η Μερσίνι-Χόουτον εμφανίστηκε σε ένα πρόγραμμα του BBC με τίτλο «Τι συνέβη πριν από το Big Bang», όπου μαζί με τον Μίτσιο Κάκου, τον Λι Σμόλιν, τον Ρότζερ Πένροουζ, και άλλους φυσικούς, μίλησε για τη θεωρία της, αποκαλύπτοντας το χάρισμά της να εκλαϊκεύει τη γνώση και τις επιστημονικές θεωρίες της.Το 2014 ασχολήθηκε με τις μαύρες τρύπες του διαστήματος και την ακτινοβολία Χόκινγκ. Το 2015, μαζί με τον Στίβεν Χόκινγκ, διοργάνωσε ένα συνέδριο ιστορικών διαστάσεων στη Στοκχόλμη, όπου συζητήθηκαν όλα τα φλέγοντα σχετικά θέματα. Σήμερα είναι καθηγήτρια θεωρητικής φυσικής και κοσμολογίας στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Τσάπελ Χιλ, όπου διδάσκει Κβαντική Μηχανική. Επίσης, είναι επισκέπτρια καθηγήτρια στο Τμήμα Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ καθώς και στο Καναδικό Ινστιτούτο Θεωρητικής Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου του Τορόντο στον Καναδά. Μελετώντας τόσο την κατάσταση του πρώιμου και του όψιμου Σύμπαντος όσο και τα χαρακτηριστικά στη δομή του χωροχρόνου, η έρευνα της Μερσίνι-Χόουτον για τις πρώτες στιγμές της δημιουργίας την οδήγησε σε μια θεωρία σύμφωνα με την οποία το Σύμπαν μας προήλθε από το απέραντο τοπίο ενός κβαντικού πολυσύμπαντος.